改進相似權(quán)可拓理論的大跨徑公路橋梁抗風穩(wěn)定性評價

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分析了大跨徑橋梁在靜風穩(wěn)定性方面的分析方法,并提出其改進的方法

大跨徑橋梁越來越受到歡迎，但是這種橋梁在建設(shè)過程中，需要考慮的一個非常重點的因素就是靜風穩(wěn)定性，也就是要計算出靜風風速，以便能夠保證其安全，但是傳統(tǒng)的線性方法因為沒有考慮過多的因素，所以計算結(jié)果出現(xiàn)了嚴重的偏差，對橋梁安全非常不利，所以需要對其進行改進。木文主要通過對現(xiàn)階段使用的大跨徑橋梁靜風穩(wěn)定性分析方法及其比較的介紹，進而它探討了其改進方法，希望能夠為大跨徑橋梁建設(shè)人員提供有益的幫助。

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為保證大跨徑橋梁安全與順利施工,在前期進行地質(zhì)災(zāi)害的研究是十分必要的。從地質(zhì)的角度,結(jié)合潤揚大橋工程實例,對大跨徑橋梁的區(qū)域穩(wěn)定性進行評價,描述大橋區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害以及預(yù)防措施。

橋梁歷來是陸地交通的重要組成，具有技術(shù)要求高、投資成本大、施工難度大等特點，而且也向著大型化、現(xiàn)代化方向發(fā)展，其中最具代表性的就是高墩大跨徑橋梁。本文以湖南省江華務(wù)江大橋為實例，介紹了高墩大跨徑橋梁穩(wěn)定性設(shè)計的關(guān)鍵點，又對其施工技術(shù)要點進行了分析，為以后類似的工程提供了一定的技術(shù)參考。

大跨徑懸索橋貓道非線性靜風穩(wěn)定性分析——結(jié)合節(jié)段模型風洞試驗結(jié)果，運用二次開發(fā)的ansys軟件，建立東海某大跨徑懸索橋無抗風纜貓道的有限元模型，綜合考慮由有效風攻角和有效風速構(gòu)成的靜風荷載非線性和貓道幾何非線性的雙重影響，采用增量雙重迭代搜索法進...

結(jié)合節(jié)段模型風洞試驗結(jié)果,運用二次開發(fā)的ansys軟件,建立東海某大跨徑懸索橋無抗風纜貓道的有限元模型,綜合考慮由有效風攻角和有效風速構(gòu)成的靜風荷載非線性和貓道幾何非線性的雙重影響,采用增量雙重迭代搜索法進行貓道靜風失穩(wěn)的全過程以及靜風荷載非線性、橫向天橋間距和剛度、初始風攻角、貓道矢跨比、水平拉索對貓道靜風穩(wěn)定性影響的研究。結(jié)果表明:大跨徑貓道的失穩(wěn)形態(tài)主要為空間彎扭耦合失穩(wěn),扭轉(zhuǎn)變形對貓道的靜風失穩(wěn)有明顯影響,升力和扭轉(zhuǎn)力矩是貓道失穩(wěn)的關(guān)鍵因素;大跨徑貓道的靜風穩(wěn)定計算必須同時考慮由有效風攻角和有效風速影響的靜風荷載非線性和貓道的幾何非線性,不計入貓道結(jié)構(gòu)變形的影響,會高估貓道的抗靜風穩(wěn)定能力;適當減小橫向天橋的間距和增大其剛度可以提高貓道的靜風失穩(wěn)臨界風速;隨著初始風攻角和貓道矢跨比的增大,貓道的靜風穩(wěn)定性有所下降;設(shè)置水平拉索會降低貓道靜風失穩(wěn)臨界風速。

基于可拓工程的方法，利用物元模型理論，對影響礦巖穩(wěn)定性的多種因素進行綜合評價，得出一種適合工程應(yīng)用的評價方法。同時，對利用可拓學(xué)對事物進行評價作了簡單介紹，具有一定的適用性。

為精確分析湖南省益婁高速公路橋梁基樁下伏溶洞頂板穩(wěn)定性,基于有限差分軟件flac3d建立了橢球形溶洞的三維數(shù)值分析模型,并設(shè)計了不同溶洞頂板跨度和厚度時的工況,采用強度折減法分析了溶洞頂板的穩(wěn)定性、塑性區(qū)發(fā)展規(guī)律,結(jié)合二分法求得各工況下的頂板安全系數(shù),研究結(jié)果表明:在基樁荷載下,溶洞兩側(cè)及基樁底部最先出現(xiàn)塑性區(qū),隨折減系數(shù)增大,塑性區(qū)貫通頂板產(chǎn)生拉剪破壞;頂板安全系數(shù)隨頂板跨度增大而降低,隨厚度增大而提高;以安全系數(shù)1.5作為橋梁基樁下伏溶洞頂板安全儲備要求值,為工程實踐中橋梁基樁的設(shè)計及溶洞頂板安全持力層的確定提供了參考。

根據(jù)隧道的工程地質(zhì)條件,確定了圍巖穩(wěn)定性的影響因素,即巖體的基本物理、力學(xué)性質(zhì)、地下水以及節(jié)理發(fā)育條件等。在此基礎(chǔ)上,運用可拓學(xué)理論,選取了對隧道圍巖穩(wěn)定性有重要影響的參數(shù)指標,在此基礎(chǔ)上,建立隧道圍巖穩(wěn)定性定量評價模型,并通過可拓學(xué)計算程序,得出隧道圍巖穩(wěn)定性評價結(jié)果,將其與按相關(guān)規(guī)范計算的圍巖穩(wěn)定性評價結(jié)果相對比,結(jié)果基本吻合,因此,可以考慮將可拓學(xué)理論應(yīng)用在隧道圍巖穩(wěn)定性評價的工作中。

該公路橋橋基區(qū)位于高山峽谷地區(qū),邊坡穩(wěn)定性評價問題尤為重要。本文選擇具有代表性的兩類典型地質(zhì)剖面,巖土體分層和結(jié)構(gòu)面切割控制滑移模式。設(shè)計了結(jié)構(gòu)面不同切割厚度、不同剪出口位置和不同剪出角度等計算方案,對該區(qū)高陡邊坡的穩(wěn)定性進行了探討。根據(jù)計算得到的安全系數(shù),確定了其最不利滑移模式。在此基礎(chǔ)上,對其自然狀態(tài)、自然+地震、飽水狀態(tài)和飽水+地震等工況下的穩(wěn)定性進行了計算分析,發(fā)現(xiàn)存在兩類典型最不利失穩(wěn)模式,即淺層滑移模式和結(jié)構(gòu)面切割滑移模式。前者規(guī)模有限,危害不大;后者規(guī)模相對較大。對工程危害較大,建議對其作錨固和護面處理,也應(yīng)對坡腳相對軟弱層作補強處理。

對橋梁施工臨時支架倒塌的常見原因進行了分析,對影響支架穩(wěn)定性的因素和支架穩(wěn)定性計算方法進行了總結(jié),以實際工程為例,對工程設(shè)計中的支架設(shè)計方法及計算內(nèi)容進行了分析與討論,并對現(xiàn)有支架的施工方法提出了合理的建議,以達到指導(dǎo)同類工程設(shè)計施工的目的。

黃土高邊坡穩(wěn)定性評價的改進可拓工程法——針對影響黃土路塹高邊坡穩(wěn)定性因素的復(fù)雜性和模糊性，將可拓工程方法與路塹邊坡穩(wěn)定性評價相結(jié)合，通過參數(shù)正交試驗分析確定權(quán)重，提出了路塹邊坡穩(wěn)定性評價的物元關(guān)聯(lián)函數(shù)及物元關(guān)聯(lián)度的計算方法。建立了適合可拓學(xué)理...

針對影響黃土路塹高邊坡穩(wěn)定性因素的復(fù)雜性和模糊性,將可拓工程方法與路塹邊坡穩(wěn)定性評價相結(jié)合,通過參數(shù)正交試驗分析確定權(quán)重,提出了路塹邊坡穩(wěn)定性評價的物元關(guān)聯(lián)函數(shù)及物元關(guān)聯(lián)度的計算方法。建立了適合可拓學(xué)理論的邊坡穩(wěn)定性分類標準,實現(xiàn)了定性與定量評價黃土路塹邊坡的結(jié)合。實例評價結(jié)果與定值計算、工程實際調(diào)查吻合良好。

大跨徑拱橋采用有支架現(xiàn)澆施工方案時,支架自身的穩(wěn)定性是工程建設(shè)的關(guān)鍵問題。為驗證大跨徑拱橋支架現(xiàn)澆施工的可行性,該文通過一工程實例,以實際中心壓桿的彈塑性彎曲穩(wěn)定理論和桿件系統(tǒng)彈性穩(wěn)定的有限元理論對該橋兩種施工方案的支架穩(wěn)定性進行了驗算分析。計算結(jié)果表明,支架方案合理可行,支架各部分受力滿足規(guī)范要求。

高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋是復(fù)雜山區(qū)環(huán)境應(yīng)用較多的橋型結(jié)構(gòu),其穩(wěn)定性問題是設(shè)計的重點和難點?；诮Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定原理闡述了彈性穩(wěn)定用于橋梁設(shè)計驗算的工程意義,依托某大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋分析了提高橋梁穩(wěn)定的設(shè)計構(gòu)造方法,并通過有限元方法進行了參數(shù)化研究和驗證。研究表明,高墩的壁厚和連系梁的設(shè)計對穩(wěn)定性影響顯著,結(jié)合實際工程給出了最優(yōu)的設(shè)計方案。

為指導(dǎo)隧道安全施工,保證路橋的安全運營,提出基于因子分析和可拓理論方法的橋梁橋墩穩(wěn)定性評價模型。首先,從巖層變形量、墩身堅固性和隧道影響三個方面,選取影響橋墩穩(wěn)定性的10個因子作為評價指標；其次,結(jié)合葵壩隧道下穿鹽壩高速路橋的12個橋墩工程實際,運用因子分析法的原理對所得指標決策矩陣進行處理,構(gòu)造指標的綜合評價函數(shù),確定需要重點排查治理的指標以及排序。最后,再結(jié)合可拓學(xué)的理論,得出各橋墩關(guān)于不同穩(wěn)定性等級的多指標綜合關(guān)聯(lián)度,進一步判斷出該12個隧道下穿橋墩的綜合穩(wěn)定性等級。結(jié)論:12個橋墩中,除有1個橋墩處于不穩(wěn)定等級外,其余都處于穩(wěn)定等級。該評價結(jié)果與文獻中橋墩穩(wěn)定性未確知測度評價結(jié)果一致,可為橋墩穩(wěn)定性評價提供參考。

隨著橋梁跨徑和構(gòu)件的長細比不斷增大,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題日益突出。尤其是采用懸臂澆筑施工工藝,隨著懸臂長度逐漸增大,結(jié)構(gòu)體系處于不斷變化中,這將導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀態(tài)不斷發(fā)生變化,因此有必要進行施工過程穩(wěn)定性分析。論文以水陽江特大橋為工程背景,對結(jié)構(gòu)施工全過程進行跟蹤模擬并進行參數(shù)分析,在彈性穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上選取安全儲備較小的施工階段進行幾何非線性穩(wěn)定性分析,得到了該橋在施工全過程中穩(wěn)定性的變化規(guī)律。

針對高墩大跨徑彎連續(xù)剛構(gòu)橋的穩(wěn)定性問題,以塢家塆大橋為例,基于midas/civil建立全橋有限元桿系模型,對其裸墩最高狀態(tài)、懸臂最大狀態(tài)以及成橋運營階段三個易于失穩(wěn)的主要階段各工況下穩(wěn)定性進行分析,計算不同曲率半徑、不同加載方式以及不同溫度效應(yīng)作用下的彎連續(xù)剛構(gòu)橋在成橋運營階段的穩(wěn)定系數(shù)。對不同情況下的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)形式對比分析,基于spss分析了各研究因素對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的敏感性。結(jié)果表明:裸墩最高階段,風荷載對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響很小;懸臂最大階段,縱橋向風荷載比橫橋向風荷載對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更不利;成橋運營階段,車輛偏外側(cè)行駛較車輛偏內(nèi)側(cè)行駛更不利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

以高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋為研究對象,收集大量已建橋梁主墩的設(shè)計類型、截面參數(shù)和系梁的設(shè)置;利用有限單元法,對典型橋梁主墩在不同的設(shè)計參數(shù)下的內(nèi)力和穩(wěn)定性進行計算分析;將其結(jié)果進行比較,歸納出高墩大跨徑剛構(gòu)橋主墩類型(獨墩或雙肢墩)、主墩截面設(shè)計參數(shù)順橋向?qū)挾萣的確定、在主梁懸臂施工中產(chǎn)生的不平衡彎矩所需雙薄壁墩的間距h和系梁個數(shù)與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的規(guī)律。結(jié)果表明:主墩長細比是穩(wěn)定性的敏感參數(shù);大跨徑時,主墩設(shè)置為雙肢空心薄壁墩,雙肢間距大多在8m以上;高墩可設(shè)置1~2道橫系梁,增加更多橫系梁對橋梁穩(wěn)定性無益,要綜合內(nèi)力分析來確定系梁個數(shù)。

根據(jù)某高速公路預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)銅構(gòu)橋的工程實例，通過驗算該橋梁的風荷載穩(wěn)定性，對該橋高橋墩的風荷載影響進行了空間穩(wěn)定性分析，為該類橋梁在施工過程中的風荷載監(jiān)控提供參考。